Diseño térmico de un secador mecánico alimentado por biogás para la finca el palmo del municipio de Suaza Huila centro poblado de Gallardo

Este proyecto está dirigido a dar solución a una problemática que se evidencia actualmente en las fincas cafeteras, específicamente en la finca el Palmo. Este problema radica principalmente en los subproductos obtenidos a partir del beneficio del café, los cuales generan contaminación ambiental al n...

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Autores:
Cadena Durán, Jorge Luis
Rojas Burbano, Julián David
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/5001
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/5001
Palabra clave:
Secador mecánico - Alimentado por biogás
Secador mecánico - Alimentado por biogás - Beneficios del café
Diseño térmico
Secador mecánico
Biogas
Biol
sustratos
Biodigestión
Thermal design
Mechanical dryer
Biogas
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Biodigestion
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description Este proyecto está dirigido a dar solución a una problemática que se evidencia actualmente en las fincas cafeteras, específicamente en la finca el Palmo. Este problema radica principalmente en los subproductos obtenidos a partir del beneficio del café, los cuales generan contaminación ambiental al no recibir ningún uso ni tratamiento previo. El objetivo de esta investigación fue realizar un diseño térmico de un secador mecánico para café alimentado por biogás producido con desechos como el aguamiel, el estiércol bovino y porcino. Para el desarrollo integral del proyecto, se plasmó una metodología donde primeramente se desarrolló el diseño del sistema de biodigestión donde se estimó el volumen de biogás en base a los sustratos por carga diaria, el cual puede alcanzar hasta en tiempos de producción de café y producir 20557. 61 un volumen de biol de455.03 l/día. Por otra parte, se ejecutó el Diseño térmico del secador mecánico de capa estática donde se consideraron todos los parámetros que influyen en el proceso de secado en simulación del diseño de un silo secador de tres cámaras, donde se le añade inicialmente una capa de café húmedo a cada una. Se utilizó el software SecCafPer 7.4 desarrollado por CENICAFÉ y la Federación Nacional de Cafeteros, para un modo de manejo determinado, donde, se obtuvo un tiempo de secado de 23.9h, 32.3h y 40.4h para la tanda 1, 2 y 3. Finalmente se efectuó el diseño térmico de la unidad de generación de aire caliente, donde se analizó y calculó como un intercambiador de calor de tubo concéntrico de flujo cruzado; Para cumplir con las condiciones de caudal y temperatura de aire requerida por el silo secador, se calculó el flujo de combustible para el biogás, el cuál fue de 4.68 Kg/h, conforme a este resultado se concluyó que al tener un tiempo de secado de 23.9 horas para la tanda 1, el biogás no es suficiente para suplir dicha necesidad por lo que, se tuvo que recurrir a usar otro tipo de combustible, el cual fue GLP para cumplir con la demanda requerida, su flujo calculado fue de 3.03 Kg/h. Se concluyó que es factible el uso de sistemas de generación de biogás para secado en fincas cafeteras, además de que el uso de este sistema trae consigo otros beneficios como el cambio del tipo de beneficio hacia uno ecológico sin vertimientos y la producción de biofertilizante.
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N. Rodríguez, J. R. Sanz, C. E. Oliveros, & C. A. Ramírez, “Beneficio del café en Colombia: Prácticas y estrategias para el ahorro uso eficiente del agua y el control de la contaminación hídrica en el proceso de beneficio húmedo del café”, CENICAFE. p. 5, 2015.
S. Rattan, A. K. Parande, V.D. Nagaraju, G.K. Ghiwari, " A comprehensive review on utilization of wastewater from coffee processing”,. Environmental Science and Pollution Research , vol. 22, pp. 6461-6472, January 2015.
P. Ghosh, N. Venkatachalapathy, "Processing and Drying of Coffee – A Review”, Int. J. Eng. Res. Technol , vol. 3, no. 12, pp. 784-794, December 2014.
CENICAFE & FNC, “Cartilla cafetera Cap. 21. Beneficio del café II. Secado del café pergamino”, CENICAFE, 2004.
J. Orosco, F.J, Patiño, M.J, Quintero, L. Rodriguez, " Residual biomass gasification on a small scale and its thermal utilization for coffee drying”, Livestock Research for Rural Development, vol. 30, January 2018.
INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES - IDEAM. [Internet]. Disponible en http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasClimatologico.html, 1981-2010.
"Café pergamino seco". Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. [Internet] Disponible en https://federaciondecafeteros.org/wp/glosario/cafe-pergamino-seco/ (Accedido: 14-Jun-2022).
B. E. Vélez, A. Jaramillo, B.Cháves, & M. Franco, “Distribución de la floración y la cosecha de café en tres altitudes'', Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé), 2000.
V.H. Ramirez, J. Arcila, "Criterios para definir la densidad máxima de siembra en café”, Cenicafé, Diciembre 2014.
Universidad del Valle. “Proceso de beneficio por vía húmeda” [Internet]. Disponible en https://caicedonia.univalle.edu.co/investigacion/proyectos/secado-cafe/proceso-de-transformacion, ] Diciembre 2020.
A. Parra, G. Roa, C.E. Oliveros, J.R. Sanz, Optimización operacional de secadores mecánicos para café pergamino. Colombia: FNC- Cenicafé, 2017. [en línea]. Disponible en: https://www.cenicafe.org/es/publications/librosecado.pdf
A. Parra, G. Roa, C. E. Oliveros, “SECAFÉ Parte I: Modelamiento y simulación matemática en el secado mecánico de café pergamino”, Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, vol. 12, p. 415-427, 2008
T. L.Thompson, R. M. Peart, G. H. Foster, "Matllematical simulation of corn drying a new model." Transaction of the ASAE 11.4 p.p. 582-586, 1968
Bakker-Arkema, F. W. Lerew, L. E. De Boer, S. F. Roth, M. C. Grain drying simulation. Michigan: Research report from de Michigan State University East Lansing-MI. 1974. 80p
H.D. Londoño, “APROVECHAMIENTO DE PULPA DE CAFÉ PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN UN REACTOR FLUJO PISTÓN”, (Tesis fin Magíster), Ciencias, UPB, Medellín, 2017
J. N. Meegoda, B. Li, K. Patel, L. B. Wang, “A Review of the Processes, Parameters, and Optimization of Anaerobic Digestion”. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(10):2224, 2018
J.M. Herrero, Biodigestores Tubulares: Guía de Diseño y Manual de Instalación. Redbiolac. Ecuador. ISBN: 978-9942-36-276-6, 2019. [en línea]. Disponible en: https://repositorio.ikiam.edu.ec/jspui/handle/RD_IKIAM/351
Z.S. Roa, J.C. Mendoza, S.S. Gonzáles, F.L. Kaiser, A. Gebauer, Guia de biogás para el sector porcícola en Colombia. Minambiente. Colombia. ISBN: 978-958-52236-2-2, 2020. [en línea]. Disponible en: https://economiacircular.minambiente.gov.co/wp-content/uploads/2021/09/guia-biogas-sector-porci cola-ministerio-de-ambiente-desarrollo-sostenible.pdf
Cursos CPT, “Curso Construção e Operação de Biodigestores” CTP, Disponible en: https://www.cpt.com.br/cursos-energiaalternativa/ construcao-e-operacao-de-biodigestores
Y.L. Acosta, M.C. Obaya, “La Digestión Anaerobia'. Aspectos teóricos. Parte I”, ICIDCA, Vol. 39, no. 1, pp. 35-48, 2005.
M.C. Quintero, Y.P. Rondón, “Estudio Preliminar de la Producción de Biogás a partir de la Digestión Anaerobia del Mucílago de Café utilizando Lodo Estiércol de Cerdo como Inóculo”, (Tesis de pregrado), Ingenierías Físico Químicas, Universidad Industrial de Santander (UIS), 2012.
N. Rodríguez, D.A. Zambrano, Los subproductos del café: fuente de energía renovable. Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé), 2013. [En línea]. Disponible en https://www.cenicafe.org/es/publications/avt0393.pdf.
D.A. Balseca, J.C. Cabrera, “Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café”, (Tesis de pregrado), DESARROLLO SOCIOECONÓMICO Y AMBIENTE, Universidad Zamorano, 2011.
B. V. da Rosa Pin., R. M. Barros, E. E. S. Lora, O. A. del Olmo, I. F. S. dos Santos, E. M. Ribeiro, & J. V. de Freitas Rocha, “Energetic use of biogas from the anaerobic digestion of coffee wastewater in southern Minas Gerais”, (2020), Brazil. Renewable Energy, 146, 2084-2094.
M. Hernández-Sarabia, J. Sierra-Silva, L. Delgadillo-Mirquez, J. Ávila-Navarro, L. Carranza, “The Potential of the Biodigester as a Useful Tool in Coffee Farms”, Appl. Sci. 2021, 11, 6884. https://doi.org/10.3390/app11156884
A. Parra, G. Roa, C. E. Oliveros, “SECAFÉ Parte II:Recomendaciones para el manejo eficiente de los secadores mecánicos de café pergamino”, Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, vol. 12, no. 4, p. 428-434, 2008
R. Molano, F Aguilar, J. Carulla, G. Afanador, “Sistemas integrados de alimentación bovina”, FEDEGAN, 2011.
Porkcolombia. “Asociación porkcolombia FONDO NACIONAL DE PORCICULTURA” BOLETIN RONDA DE PRECIOS #36. https://www.porkcolombia.co/wp-content/uploads/2019/09/Semana36de2019-1.pdf . 2019.
J.M. Jurado, E.C. Montoya, C.E. Oliveros, J. García, “METODO PARA MEDIR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL CAFÉ PERGAMINO EN EL SECADO SOLAR DEL CAFÉ”, Cenicafé, vol. 60, no.2, pp. 135-147, 2009.
Y. A. Cengel, & A. J. Ghajar, “Transferencia de calor y masa”, Vol. 53, McGraw-Hill Interamericana, 2007.
Q. Kern, R. Donald, "Procesos de transferencia de calor, trigésima primera reimpresión." Continental. México (1999).
F. Gutierrez, M. Jhony, U.Sanz, R. Juan, H. Orozco, A. Carlos, “Ventiladores Para Secadores de Café: Diagnóstico, diseño y construcción económica de ventiladores centrífugos”, 1ra ed. Chinchiná: Publicación de CENICAFÉ, 2012, ISBN 978-958-8490-11-3
Soler&Palau, “VENTILADORES CENTRÍFUGOS CON RODETE DE ÁLABES HACIA ATRÁS Serie CBTR/CBTRL”
Y. A. Cengel, M. A. Boles, “Termodinámica (Séptima Edición)”, 2012.
Gobierno de Chile, PNUD, FAO, GEF, MANUAL DE BIOGÁS. Editado por: Proyecto CHI/00/G32, Santiago de Chile. ISBN: 978-95-306892-0, 2011. [en línea]. Disponible en: https://www.fao.org/3/as400s/as400s.pdf
N. Rodríguez, J.R. Sanz, C.E. Oliveros, C.A. Ramírez, Beneficio del café en Colombia. Colombia: FNCCenicafé, 2015. [en línea]. Disponible en: https://www.cenicafe.org/es/publications/Final_libro_Beneficio_isbn.pdf
D.B. Brooker, F.W. Bakker-Arkema, C.W. Hall, Drying and storage of grains and oilseeds: An AVI book. New York: Van Nostrand Reinhold, 1992. [En línea]. Disponible en https://books.google.com.co/books?hl=es&lr=&id=qx-BaufhXKoC&oi=fnd&pg=PP15&ots=X6U2KO h6L7&sig=XLoMrG2SML0Wy5N9CLvEE02xfx0&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
E.C. Montoya, C.E. Oliveros, G. Roa, “ Optimización Operacional del Secador Intermitente de Flujos Concurrentes para Café Pergamino”, Cenicafé, vol. 62, no.1, pp. 19-33, 1990.
TREJOS, R.R. Determinación de las curvas de humedad relativa de equilibrio y del calor latente de vaporización del café pergamino y trillado. Cali : Universidad del Valle. Departamento de procesos químicos y biológicos, 1986. 171 p. Tesis: Ingeniería agrícola.
G.I. Puerta, S. Rios, “Composición química del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y refrigeración”, Cenicafé, vol. 62, no.2, pp. 23-40. 2011.
C.I. Hernández, “DISEÑO Y DESARROLLO EXPERIMENTAL DE UN GENERADOR DE AIRE CALIENTE DE TIPO DUAL PARA EL DESHIDRATADO DE ALIMENTOS”, (Tesis de pregrado), Departamento de Ingeniería mecánica, Universidad Técnica Federico Santa María, 2021.
J.F. Coronel, “Colección de Tablas, Gráficas y Ecuaciones de Transmisión de Calor”, Dpto. de Ingeniería Energética, Universidad de Sevilla, 2014.
Kit regulador de gas + flexible. [Internet]. Disponible en https://www.imahe.cl/anafe-gas/6479-kit-regulador-de-gas-flexible.html
Medidor de flujo de gas. [Internet]. Disponible en https://es.silverinstruments.com/Methane-gas-flowmeter.html
Reguladores de acción directa. [Internet]. Disponible en https://www.marlia-ing.com/es/categoria/reguladores/index.html
Motoventilador quemador Wayne 60172-002 P250AF y P265F. [Internet]. Disponible en https://exhibirequipos.com/producto/motoventilador-quemador-wayne-60172-002-p250af-y-p265f/
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Para el desarrollo integral del proyecto, se plasmó una metodología donde primeramente se desarrolló el diseño del sistema de biodigestión donde se estimó el volumen de biogás en base a los sustratos por carga diaria, el cual puede alcanzar hasta en tiempos de producción de café y producir 20557. 61 un volumen de biol de455.03 l/día. Por otra parte, se ejecutó el Diseño térmico del secador mecánico de capa estática donde se consideraron todos los parámetros que influyen en el proceso de secado en simulación del diseño de un silo secador de tres cámaras, donde se le añade inicialmente una capa de café húmedo a cada una. Se utilizó el software SecCafPer 7.4 desarrollado por CENICAFÉ y la Federación Nacional de Cafeteros, para un modo de manejo determinado, donde, se obtuvo un tiempo de secado de 23.9h, 32.3h y 40.4h para la tanda 1, 2 y 3. Finalmente se efectuó el diseño térmico de la unidad de generación de aire caliente, donde se analizó y calculó como un intercambiador de calor de tubo concéntrico de flujo cruzado; Para cumplir con las condiciones de caudal y temperatura de aire requerida por el silo secador, se calculó el flujo de combustible para el biogás, el cuál fue de 4.68 Kg/h, conforme a este resultado se concluyó que al tener un tiempo de secado de 23.9 horas para la tanda 1, el biogás no es suficiente para suplir dicha necesidad por lo que, se tuvo que recurrir a usar otro tipo de combustible, el cual fue GLP para cumplir con la demanda requerida, su flujo calculado fue de 3.03 Kg/h. Se concluyó que es factible el uso de sistemas de generación de biogás para secado en fincas cafeteras, además de que el uso de este sistema trae consigo otros beneficios como el cambio del tipo de beneficio hacia uno ecológico sin vertimientos y la producción de biofertilizante.This project is aimed at solving a problem that is currently evident in coffee farms, specifically in the El Palmo farm. This problem lies mainly in the by-products obtained from the benefit of coffee, which generate environmental pollution as they do not receive any use or prior treatment. The objective of this research was to carry out a termal design of a mechanical dryer for coffee powered by biogas based on waste such as mead, bovine and pig manure. For the integral development of the project, a methodology was developed where the design of the biodigestion system was first developed, where the volume of biogas was estimated based on the substrates per daily load, which can reach up to 20557.61 l in coffee production times. and produce a volume of biol of 455.03 l/day. On the other hand, the thermal design of the static layer mechanical dryer was carried out, where all the parameters that influence the drying process were considered in simulation of the design of a three-layer dryer silo. Secafe 7.4 software was used for a given handling mode, where a drying time of 23.9h, 32.3h and 40.4h was obtained for batches 1, 2 and 3. Finally, the thermal design of the hot air generation unit was carried out, where it was analyzed and calculated as a cross-flow concentric tube heat exchanger; To meet the air flow and temperature conditions required by the dryer silo, the fuel flow for the biogas was calculated, which was 4.68 Kg/h, according to this result it was concluded that having a drying time of 23.9 hours for round 1, the biogas is not enough to meet this need, so it was necessary to resort to using another type of fuel, which was GLP to meet the required demand, its calculated flow was 3.03 Kg/ h. It was concluded that the use of biogas generation systems for drying in coffee farms is feasible, in addition to the fact that the use of this system brings with it other benefits such as the change in the type of benefit towards an ecological one without discharges and the production of biofertilizer.PregradoIngeniero MecánicoIntroducción.....1 Planteamiento del problema y justificación.....2 Objetivos.....4 Capítulo 1: Marco teórico.....5 1.1 Beneficio del café.....5 1.1.1 Variedades de café que se siembran en Colombia y en la finca.....5 1.1.2 Procesos del beneficio del café.....5 1.1.3 Secado del café.....6 1.2 El secado mecánico.....7 1.2.1 Tipos de secadores mecánicos.....7 1.2.2 Consideración del secador mecánico a trabajar.....8 1.2.3 Modelos matemáticos para el secado mecánico de granos.....8 1.2.3.1 Modelo de Thompson.....9 1.2.3.2 Modelo MSU (Michigan State University).....9 1.2.3.3 Parámetros de los modelos de simulación del secado de café.....10 1.3 Proceso de digestión anaerobia.....10 1.3.1 La digestión anaerobia.....10 1.3.2 El biogás y composición química promedio del biogás.....10 1.3.3 ¿Qué es un biodigestor?.....11 1.3.4 Biodigestores de funcionamiento semi-continuo de bajo costo.....11 1.3.5 Consideración del biodigestor a trabajar.....11 1.3.6 Etapas de proceso de digestión anaerobia.....12 1.3.7 Variables principales en el proceso de digestión anaerobia.....12 1.3.8 Codigestión.....12 1.3.9 Sustrato, sólidos totales y volátiles.....12 1.3.9.1 Determinación de sólidos totales y volátiles de un sustrato.....12 1.3.10 Sustratos a utilizar para la codigestión.....12 1.3.11 Caracterización fisicoquímica de estiércoles y aguas mieles del café y potencial de biometanización.....13 1.3.12 Parámetros de diseño del biodigestor tipo Taiwán.....13 1.4 Metodología de diseño térmico del secador mecánico de capa estática alimentado por gas.....14 1.4.1 Silo secador.....14 1.4.2 Unidad de Generación de aire caliente.....15 1.4.2.1 Parámetros de diseño a considerar.....16 1.5 Unidad de impulsión (Ventilador).....16 1.5.1 Selección.....16 1.5.1.1 Caudal.....17 1.5.1.2 Pérdida de presión estatica.....17 1.5.1.2.1 Pérdida de presión estática por el paso del aire a través de la masa del café pergamino.....17 1.5.1.2.2 Pérdida de presión estática por el paso del aire a través del generador de aire caliente.....17 1.5.1.2.3 Pérdidas a través del sistema de secado.....18 1.6 Antecedentes.....18 Capítulo 2: Metodología y resultados.....20 2.1 Información técnica y de producción de café en la finca el Palmo en Gallardo Huila.....20 2.1.1 Proceso de beneficio realizado en la finca.....20 2.1.2 Prueba experimental sobre la reducción del grano.....20 2.1.3 Número de cargas de café por mitaca y cosecha del último año.....24 2.2 Diseño del sistema de biodigestión.....24 2.2.1 Carga diaria.....24 2.3 Diseño térmico del secador mecánico de capa estática.....33 2.3.1 Silo secador.....34 2.3.2 Selección unidad de impulsión (Ventilador).....37 2.3.2.1 Geometría del intercambiador propuesta.....37 2.3.2.2 Pérdida de presión estática por el paso del aire a través de la masa del café pergamino.....38 2.3.2.3 Pérdida de presión estática por el paso del aire a través del generador de aire caliente.....38 2.3.2.4 Pérdida de presión estática generada por el sistema de secado.....40 2.3.2.5 Presión total que debe entregar el ventilador y selección.....41 2.3.3 Simulación del silo secador, considerando el caudal obtenido en la curva característica de ventiladores.....42 2.4 Diseño de la unidad de generación de aire caliente.....43 2.4.1 Balance de masa y energía.....43 2.4.2 Flujo de aire y combustible de la premezcla.....44 2.4.2.1 Flujo de combustible.....44 2.4.2.2 Flujo de aire.....44 2.4.3 Calor aportado al aire de secado.....45 2.4.4 Pérdida de calor en el intercambiador de calor.....45 2.4.5 Entalpía de los gases producto de la combustión (biogás).....49 2.4.6 Estimación de potencia requerida (biogás).....52 2.4.7 Estimación del tiempo de uso del combustible de acuerdo a la demanda requerida.....53 2.4.8 Estimación de la entalpía de los gases producto de la combustión y de la potencia necesaria para el GLP.....54 2.4.9 Quemador de premezcla de aire forzado.....54 2.4.9.1 Principio de funcionamiento.....54 2.4.10 Selección de elementos y componentes de instrumentación.....55 Capítulo 3: Análisis de resultados.....57 Capítulo 4: Conclusiones.....60 Referencias bibliográficas.....61110 páginasapplication/pdfCadena Durán, J.L.; Rojas Burbano, J.D. (2022). Diseño térmico de un secador mecánico alimentado por biogás para la finca el palmo del municipio de Suaza Huila centro poblado de Gallardo. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/5001https://hdl.handle.net/20.500.12313/5001spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaP. S. Murthy, M.M. Naidu, "Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—A review", ScienceDirect, vol. 66, pp. 45-58, 2012.N. Rodríguez, J. R. Sanz, C. E. Oliveros, & C. A. Ramírez, “Beneficio del café en Colombia: Prácticas y estrategias para el ahorro uso eficiente del agua y el control de la contaminación hídrica en el proceso de beneficio húmedo del café”, CENICAFE. p. 5, 2015.S. Rattan, A. K. Parande, V.D. Nagaraju, G.K. Ghiwari, " A comprehensive review on utilization of wastewater from coffee processing”,. Environmental Science and Pollution Research , vol. 22, pp. 6461-6472, January 2015.P. Ghosh, N. Venkatachalapathy, "Processing and Drying of Coffee – A Review”, Int. J. Eng. Res. Technol , vol. 3, no. 12, pp. 784-794, December 2014.CENICAFE & FNC, “Cartilla cafetera Cap. 21. Beneficio del café II. Secado del café pergamino”, CENICAFE, 2004.J. Orosco, F.J, Patiño, M.J, Quintero, L. Rodriguez, " Residual biomass gasification on a small scale and its thermal utilization for coffee drying”, Livestock Research for Rural Development, vol. 30, January 2018.INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES - IDEAM. [Internet]. Disponible en http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasClimatologico.html, 1981-2010."Café pergamino seco". Federación Nacional de Cafeteros de Colombia. [Internet] Disponible en https://federaciondecafeteros.org/wp/glosario/cafe-pergamino-seco/ (Accedido: 14-Jun-2022).B. E. Vélez, A. Jaramillo, B.Cháves, & M. Franco, “Distribución de la floración y la cosecha de café en tres altitudes'', Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé), 2000.V.H. Ramirez, J. Arcila, "Criterios para definir la densidad máxima de siembra en café”, Cenicafé, Diciembre 2014.Universidad del Valle. “Proceso de beneficio por vía húmeda” [Internet]. Disponible en https://caicedonia.univalle.edu.co/investigacion/proyectos/secado-cafe/proceso-de-transformacion, ] Diciembre 2020.A. Parra, G. Roa, C.E. Oliveros, J.R. Sanz, Optimización operacional de secadores mecánicos para café pergamino. Colombia: FNC- Cenicafé, 2017. [en línea]. Disponible en: https://www.cenicafe.org/es/publications/librosecado.pdfA. Parra, G. Roa, C. E. Oliveros, “SECAFÉ Parte I: Modelamiento y simulación matemática en el secado mecánico de café pergamino”, Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, vol. 12, p. 415-427, 2008T. L.Thompson, R. M. Peart, G. H. Foster, "Matllematical simulation of corn drying a new model." Transaction of the ASAE 11.4 p.p. 582-586, 1968Bakker-Arkema, F. W. Lerew, L. E. De Boer, S. F. Roth, M. C. Grain drying simulation. Michigan: Research report from de Michigan State University East Lansing-MI. 1974. 80pH.D. Londoño, “APROVECHAMIENTO DE PULPA DE CAFÉ PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS EN UN REACTOR FLUJO PISTÓN”, (Tesis fin Magíster), Ciencias, UPB, Medellín, 2017J. N. Meegoda, B. Li, K. Patel, L. B. Wang, “A Review of the Processes, Parameters, and Optimization of Anaerobic Digestion”. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(10):2224, 2018J.M. Herrero, Biodigestores Tubulares: Guía de Diseño y Manual de Instalación. Redbiolac. Ecuador. ISBN: 978-9942-36-276-6, 2019. [en línea]. Disponible en: https://repositorio.ikiam.edu.ec/jspui/handle/RD_IKIAM/351Z.S. Roa, J.C. Mendoza, S.S. Gonzáles, F.L. Kaiser, A. Gebauer, Guia de biogás para el sector porcícola en Colombia. Minambiente. Colombia. ISBN: 978-958-52236-2-2, 2020. [en línea]. Disponible en: https://economiacircular.minambiente.gov.co/wp-content/uploads/2021/09/guia-biogas-sector-porci cola-ministerio-de-ambiente-desarrollo-sostenible.pdfCursos CPT, “Curso Construção e Operação de Biodigestores” CTP, Disponible en: https://www.cpt.com.br/cursos-energiaalternativa/ construcao-e-operacao-de-biodigestoresY.L. Acosta, M.C. Obaya, “La Digestión Anaerobia'. Aspectos teóricos. Parte I”, ICIDCA, Vol. 39, no. 1, pp. 35-48, 2005.M.C. Quintero, Y.P. Rondón, “Estudio Preliminar de la Producción de Biogás a partir de la Digestión Anaerobia del Mucílago de Café utilizando Lodo Estiércol de Cerdo como Inóculo”, (Tesis de pregrado), Ingenierías Físico Químicas, Universidad Industrial de Santander (UIS), 2012.N. Rodríguez, D.A. Zambrano, Los subproductos del café: fuente de energía renovable. Centro Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé), 2013. [En línea]. Disponible en https://www.cenicafe.org/es/publications/avt0393.pdf.D.A. Balseca, J.C. Cabrera, “Producción de biogás a partir de aguas mieles y pulpa de café”, (Tesis de pregrado), DESARROLLO SOCIOECONÓMICO Y AMBIENTE, Universidad Zamorano, 2011.B. V. da Rosa Pin., R. M. Barros, E. E. S. Lora, O. A. del Olmo, I. F. S. dos Santos, E. M. Ribeiro, & J. V. de Freitas Rocha, “Energetic use of biogas from the anaerobic digestion of coffee wastewater in southern Minas Gerais”, (2020), Brazil. Renewable Energy, 146, 2084-2094.M. Hernández-Sarabia, J. Sierra-Silva, L. Delgadillo-Mirquez, J. Ávila-Navarro, L. Carranza, “The Potential of the Biodigester as a Useful Tool in Coffee Farms”, Appl. Sci. 2021, 11, 6884. https://doi.org/10.3390/app11156884A. Parra, G. Roa, C. E. Oliveros, “SECAFÉ Parte II:Recomendaciones para el manejo eficiente de los secadores mecánicos de café pergamino”, Revista brasileira de engenharia agrícola e ambiental, vol. 12, no. 4, p. 428-434, 2008R. Molano, F Aguilar, J. Carulla, G. Afanador, “Sistemas integrados de alimentación bovina”, FEDEGAN, 2011.Porkcolombia. “Asociación porkcolombia FONDO NACIONAL DE PORCICULTURA” BOLETIN RONDA DE PRECIOS #36. https://www.porkcolombia.co/wp-content/uploads/2019/09/Semana36de2019-1.pdf . 2019.J.M. Jurado, E.C. Montoya, C.E. Oliveros, J. García, “METODO PARA MEDIR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DEL CAFÉ PERGAMINO EN EL SECADO SOLAR DEL CAFÉ”, Cenicafé, vol. 60, no.2, pp. 135-147, 2009.Y. A. Cengel, & A. J. Ghajar, “Transferencia de calor y masa”, Vol. 53, McGraw-Hill Interamericana, 2007.Q. Kern, R. Donald, "Procesos de transferencia de calor, trigésima primera reimpresión." Continental. México (1999).F. Gutierrez, M. Jhony, U.Sanz, R. Juan, H. Orozco, A. Carlos, “Ventiladores Para Secadores de Café: Diagnóstico, diseño y construcción económica de ventiladores centrífugos”, 1ra ed. Chinchiná: Publicación de CENICAFÉ, 2012, ISBN 978-958-8490-11-3Soler&Palau, “VENTILADORES CENTRÍFUGOS CON RODETE DE ÁLABES HACIA ATRÁS Serie CBTR/CBTRL”Y. A. Cengel, M. A. Boles, “Termodinámica (Séptima Edición)”, 2012.Gobierno de Chile, PNUD, FAO, GEF, MANUAL DE BIOGÁS. Editado por: Proyecto CHI/00/G32, Santiago de Chile. ISBN: 978-95-306892-0, 2011. [en línea]. Disponible en: https://www.fao.org/3/as400s/as400s.pdfN. Rodríguez, J.R. Sanz, C.E. Oliveros, C.A. Ramírez, Beneficio del café en Colombia. Colombia: FNCCenicafé, 2015. [en línea]. Disponible en: https://www.cenicafe.org/es/publications/Final_libro_Beneficio_isbn.pdfD.B. Brooker, F.W. Bakker-Arkema, C.W. Hall, Drying and storage of grains and oilseeds: An AVI book. New York: Van Nostrand Reinhold, 1992. [En línea]. Disponible en https://books.google.com.co/books?hl=es&lr=&id=qx-BaufhXKoC&oi=fnd&pg=PP15&ots=X6U2KO h6L7&sig=XLoMrG2SML0Wy5N9CLvEE02xfx0&redir_esc=y#v=onepage&q&f=falseE.C. Montoya, C.E. Oliveros, G. Roa, “ Optimización Operacional del Secador Intermitente de Flujos Concurrentes para Café Pergamino”, Cenicafé, vol. 62, no.1, pp. 19-33, 1990.TREJOS, R.R. Determinación de las curvas de humedad relativa de equilibrio y del calor latente de vaporización del café pergamino y trillado. Cali : Universidad del Valle. Departamento de procesos químicos y biológicos, 1986. 171 p. Tesis: Ingeniería agrícola.G.I. Puerta, S. Rios, “Composición química del mucílago de café, según el tiempo de fermentación y refrigeración”, Cenicafé, vol. 62, no.2, pp. 23-40. 2011.C.I. Hernández, “DISEÑO Y DESARROLLO EXPERIMENTAL DE UN GENERADOR DE AIRE CALIENTE DE TIPO DUAL PARA EL DESHIDRATADO DE ALIMENTOS”, (Tesis de pregrado), Departamento de Ingeniería mecánica, Universidad Técnica Federico Santa María, 2021.J.F. Coronel, “Colección de Tablas, Gráficas y Ecuaciones de Transmisión de Calor”, Dpto. de Ingeniería Energética, Universidad de Sevilla, 2014.Kit regulador de gas + flexible. [Internet]. Disponible en https://www.imahe.cl/anafe-gas/6479-kit-regulador-de-gas-flexible.htmlMedidor de flujo de gas. [Internet]. Disponible en https://es.silverinstruments.com/Methane-gas-flowmeter.htmlReguladores de acción directa. [Internet]. Disponible en https://www.marlia-ing.com/es/categoria/reguladores/index.htmlMotoventilador quemador Wayne 60172-002 P250AF y P265F. [Internet]. Disponible en https://exhibirequipos.com/producto/motoventilador-quemador-wayne-60172-002-p250af-y-p265f/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Secador mecánico - Alimentado por biogásSecador mecánico - Alimentado por biogás - Beneficios del caféDiseño térmicoSecador mecánicoBiogasBiolsustratosBiodigestiónThermal designMechanical dryerBiogasGLPBiolSubstratesBiodigestionSimulationDiseño térmico de un secador mecánico alimentado por biogás para la finca el palmo del municipio de Suaza Huila centro poblado de GallardoTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionPublicationORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf21745345https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/534c053a-da4e-4d51-92e7-a17a6c64f34e/download6c3aa2bf2ba0fdf80c76e16d5305c169MD51Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf1369446https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/a1141b81-49bd-4a10-9e62-1ba4b61c1322/download53708ade7d2a8c4a222f0bc42a6b7c5cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8134https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/49e88a16-0dee-4c51-b086-a4f911893696/download2fa3e590786b9c0f3ceba1b9656b7ac3MD53TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain105638https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/2c10b01c-3b62-497f-8840-5250c59c583c/downloadc9c9281cbc86067b602e9241976de757MD58Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted texttext/plain2https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/969efd30-956b-42b1-a105-5376fb85b780/downloade1c06d85ae7b8b032bef47e42e4c08f9MD510THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10652https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/bed94677-edf0-45dd-b6e8-890f94b5dcbc/downloade10cdd214d1fd4987da14562aff8e692MD59Formato de autorización.pdf.jpgFormato de autorización.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg24438https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/2eacd505-5123-4e7b-ae16-abbdb5d37f1d/download52269004677f204a8866554b10a95d49MD51120.500.12313/5001oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/50012025-08-13 02:26:49.961https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/https://repositorio.unibague.edu.coRepositorio Institucional Universidad de Ibaguébdigital@metabiblioteca.comQ3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucyBBdHRyaWJ1dGlvbi1Ob25Db21tZXJjaWFsLU5vRGVyaXZhdGl2ZXMgNC4wIEludGVybmF0aW9uYWwgTGljZW5zZQ0KaHR0cHM6Ly9jcmVhdGl2ZWNvbW1vbnMub3JnL2xpY2Vuc2VzL2J5LW5jLW5kLzQuMC8=

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